FR2776437A1 - Codage de signal numerique - Google Patents

Abstract

L'invention propose un procédé de signal numérique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de :- division (E4) du signal en blocs (Bin ),- mesure (E6) d'une activité (Ain ) pour chacun des blocs,- formation (E7) d'au moins un sous-ensemble de blocs selon un critère de formation,- détermination (E8) d'au moins un seuil d'activité, en fonction d'une moyenne des activités des blocs dudit au moins un sous-ensemble,- formation (E9) de plusieurs classes de blocs, au moins une classe comportant des blocs dont l'activité est inférieure à au moins un seuil, et au moins une autre classe comportant des blocs dont l'activité est supérieure à au moins un seuil,- liaison (E14) des blocs de chacune des classes formées à l'étape précédente pour former des suites de blocs,- codage (E15) des suites de blocs par quantification codée en treillis de suites de coefficients extraits des blocs.

Description

La présente invention conceme un dispositif et un procédé de codage d'un signal numérique qui utilisent la quantification codée en treillis.

Le codage a pour but de compresser le signal, ce qui permet de transmettre, respectivement mémoriser, le signal numérique en réduisant le temps de transmission, ou le débit de transmission, respectivement en réduisant la place mémoire utilisée.

L'invention se situe dans le domaine de la compression avec perte de signaux numériques.

II est connu de décomposer un signal en sous-bandes de fréquence avant de le compresser. La décomposition consiste à créer, à partir du signal, un jeu de sous-bandes qui contiennent chacune une gamme limitée de fréquences. Les sous-bandes peuvent être de différentes résolutions, la résolution d'une sous-bande étant le nombre d'échantillons par unité de longueur utilisés pour représenter cette sous-bande. Dans le cas d'un signal numérique d'image, une sous-bande de fréquence de ce signal peut être ellemême considérée comme une image, c'est-à-dire un tableau bidimensionnel de valeurs numériques.

II est à noter que la décomposition d'un signal en sous-bandes de fréquence ne crée aucune compression en elle-même, mais permet de décorréler le signal de façon à en éliminer la redondance préalablement à la compression proprement dite. Les sous-bandes sont ainsi codées de manière plus efficace que le signal d'origine.

D'autre part, un procédé connu de codage de signal numérique, en l'occurrence d'une image numérique, est le codage par quantification codée en treillis qui est décrit par exemple dans l'article intitulé "Trellis Coded
Quantization of Memoryless and Gauss-Markov Sources" de M.W. Marcellin et
T.R. Fischer, paru dans IEEE Transactions on Communications, Vol. 38, n" 1,
Janvier 1990, ainsi que dans l'article "Universal Trellis Coded Quantization de
J.H. Kasner, M.W. Marcellin et B.R. Hunt, disponible par Intemet à l'adresse http://vail.ece.arizona .edu/Publications.html.

Ce procédé présente l'avantage de minimiser l'erreur de quantification, grâce à l'utilisation du codage en treillis.

Pour améliorer la quantification, il est connu de classifier les données en plusieurs classes, par exemple en quatre classes, regroupant des données qui présentent des propriétés statistiques similaires. Les données sont ici organisées en blocs. Cette classification est fondée sur la comparaison des variances de blocs avec un ensemble de seuils. Les blocs dont la variance est située entre deux seuils consécutifs sont affectés à une même classe. La construction des seuils est effectuée itérativement, en modifiant à chaque itération les seuils auxquels sont comparées les variances des blocs.

Ce mode de classification donne des résultats satisfaisants, qui sont cependant perfectibles.

La présente invention vise à remédier aux inconvénients de la technique antérieure, en foumissant un dispositif et un procédé de codage de signal numérique qui offre un rapport débit/distorsion plus élevé.

La présente invention améliore plus particulièrement la classification des données.

A cette fin, I'invention propose un procédé de codage de signal numérique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de:
- division du signal en blocs,
- mesure d'une activité pour chacun des blocs,
- formation d'au moins un sous-ensemble de blocs selon un critère de formation,
- détermination d'au moins un seuil d'activité, en fonction d'une moyenne des activités des blocs dudit au moins un sous-ensemble,
- formation de plusieurs classes de blocs, au moins une classe comportant des blocs dont l'activité est inférieure à au moins un seuil, et au moins une autre classe comportant des blocs dont l'activité est supérieure à au moins un seuil,
- liaison des blocs de chacune des classes formées à l'étape précédente pour former des suites de blocs,
- codage des suites de blocs par quantification codée en treillis de suites de coefficients extraits des blocs.

Corrélativement, I'invention propose un dispositif de codage de signal numérique, caractérisé en ce qu'il comporte:
- des moyens de division du signal en blocs,
- des moyens de mesure d'une activité pour chacun des blocs,
- des moyens de formation d'au moins un sous-ensemble de blocs selon un critère de formation,
- des moyens de détermination d'au moins un seuil d'activité, en fonction d'une moyenne des activités des blocs dudit au moins un sousensemble,
- des moyens de formation de plusieurs classes de blocs, au moins une classe comportant des blocs dont l'activité est inférieure à au moins un seuil, et au moins une autre classe comportant des blocs dont l'activité est supérieure à au moins un seuil,
- des moyens de liaison des blocs de chacune des classes formées à l'étape précédente pour former des suites de blocs,
- des moyens de codage des suites de blocs par quantification codée en treillis de suites de coefficients extraits des blocs.

Grâce à l'invention, les seuils qui sont déterminés permettent de mieux classifier les blocs, et améliorent ainsi le codage.

Les inventeurs ont mis en évidence expérimentalement que le codage réalisé selon l'invention d'une image numérique, en utilisant seulement deux classes de blocs, donne de meilleurs résultats, au sens du rapport débit/distorsion, que le procédé connu avec quatre classes de blocs.

En outre, la détermination des deux classes est fondée sur le calcul d'un unique seuil, et est réalisée sans itération, donc de manière plus rapide que selon la technique antérieure.

Selon une caractéristique préférée, le critère de formation consiste à sélectionner les blocs dont l'activité est inférieure à une proportion prédéterminée de la plus grande des activités des blocs du signal. II est ainsi possible de ne pas prendre en compte des blocs pour déterminer le seuil.

Selon une autre caractéristique préférée, le signal est une sousbande issue d'une décomposition en sous-bandes de fréquence d'un signal d'origine. La décomposition en sous-bandes permet de décorréler le signal avant le codage.

Selon une autre caractéristique préférée, les blocs d'une sous-bande dont la résolution n'est pas maximale dans la décomposition sont classifiés comme les blocs de la sous-bande de même orientation et de résolution la plus grande. La classification est donc effectuée seulement sur les sous-bandes de résolution la plus grande, elle est ainsi plus rapidement effectuée, et son résultat occupe une place réduite en mémoire.

Selon des caractéristiques altematives préférées,
- L'activité d'un bloc est l'énergie du bloc.

- L'activité d'un bloc est la variance du bloc.

- L'activité d'un bloc est l'écart-type du bloc.

- L'activité d'un bloc est une norme du bloc.

Ces différents cas donnent des résultats comparables. Les calculs sont simples et le codage réalisé est de bonne qualité.

Selon d'autres caractéristiques altematives préférées,
- la moyenne est la moyenne arithmétique des activités.

- la moyenne est la moyenne quadratique des activités.

- la moyenne est une moyenne pondérée des activités.

- la moyenne est la valeur médiane des activités.

Comme précédemment, ces différents cas donnent des résultats comparables. Les calculs sont simples et le codage réalisé est de bonne qualité.

Selon une autre caractéristique préférée, un indicateur est associé à chaque bloc pour indiquer à quelle classe il appartient.

Le dispositif de codage comporte des moyens adaptés à mettre en oeuvre les caractéristiques précédentes.

Ces moyens sont incorporés dans:
- un contrôleur,
- une mémoire morte comportant un programme pour coder chacun des blocs de données, et
- une mémoire vive comportant des registres adaptés à enregistrer des variables modifiées au cours de l'exécution dudit programme.

L'invention vise aussi un appareil de traitement de signal numérique, tel qu'un appareil vidéo numérique, comportant des moyens de mise en oeuvre du procédé de codage, ou comportant le dispositif de codage, tels qu'exposés ci-dessus.

Les avantages du dispositif de codage et de cet appareil, sont identiques à ceux du procédé de codage précédemment exposés.

Un moyen d'enregistrement, intégré ou non au dispositif, éventuellement amovible, mémorise un programme mettant en oeuvre le procédé de codage.

Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture d'un mode préféré de réalisation illustré par les dessins ci-joints, dans lesquels:
- la figure 1 représente un bloc diagramme d'un mode de réalisation d'un dispositif de codage de signal numérique selon l'invention;
- la figure 2 représente un circuit de décomposition en sous-bandes de fréquence, inclus dans le dispositif de la figure 1;
- la figure 3 représente une image numérique à coder par le dispositif de codage selon l'invention;
- la figure 4 représente une image décomposée en sous-bandes par le circuit de la figure 2;
- la figure 5 représente une image décomposée en sous-bandes puis divisée en blocs;
- la figure 6 représente un algorithme de codage d'un signal numérique selon un mode de réalisation de l'invention.

Selon le mode de réalisation choisi et représenté à la figure 1, un dispositif de codage selon l'invention est destiné à coder un signal numérique dans le but de le compresser. Le dispositif de codage est intégré dans un appareil 100, qui est par exemple un appareil photographique numérique, ou un camescope numérique, ou un système de gestion de base de données, ou encore un ordinateur.

Le signal numérique à compresser SI est dans ce mode particulier de réalisation une suite d'échantillons numériques représentant une image.

Le dispositif comporte une source de signal 1, ici de signal d'image.

De manière générale, la source de signal soit contient le signal numérique, et est par exemple une mémoire, un disque dur ou un CD-ROM, soit convertit un signal analogique en signal numérique, et est par exemple un camescope analogique associé à un convertisseur analogique-numérique. Une sortie li de la source de signal est reliée à un circuit d'analyse, ou de décomposition en sous-bandes 2. Le circuit 2 a une première sortie 21 reliée à un circuit de codage 3.

Des secondes sorties 22 du circuit de décomposition 2 sont reliées à un circuit de division en blocs 4. Le circuit 4 a une sortie 41 reliées à un circuit 5 de détermination de seuils.

Le circuit 5 a une sortie 51 reliée à un circuit 6 de formation de classes. Le fonctionnement des circuits 5 et 6 sera explicité dans la suite.

Une sortie 61 du circuit 6 est reliée à un circuit 8 de liaison des blocs de chacune des classes formées.

Le circuit 8 a une sortie 81 reliée à un circuit 9 de codage par quantification codée en treillis, dit TCQ d'après l'Anglais "Treillis Coded
Quantization".

Le circuit 9 a une sortie 91 reliée à un circuit 10 de codage entropique dont une sortie iOi est reliée au circuit de traitement 11, qui est par exemple un circuit de transmission, ou une mémoire. Une sortie 31 du circuit de codage 3 est également reliée au circuit de traitement 11.

La source d'image 1 est un dispositif pour générer une suite d'échantillons numériques représentant une image IM. La source 1 comporte une mémoire d'image et foumit un signal numérique d'image SI à l'entrée du circuit de décomposition 2. Le signal d'image SI est une suite de mots numériques, par exemple des octets. Chaque valeur d'octet représente un pixel de l'image IM ici à 256 niveaux de gris, ou image noir et blanc.

Le circuit de décomposition en sous-bandes 2, ou circuit d'analyse, est, dans ce mode de réalisation, un ensemble classique de filtres, respectivement associés à des décimateurs par deux, qui filtrent le signal d'image selon deux directions, en sous-bandes de hautes et basses fréquences spatiales. Selon la figure 2, le circuit 2 ici comporte trois blocs successifs d'analyse pour décomposer l'image IM en des sous-bandes selon trois niveaux de résolution. II est à noter que l'invention n'implique pas nécessairement une décomposition selon plusieurs niveaux de résolution, mais seulement une décomposition du signal à coder en plusieurs sous-bandes.

De manière générale, la résolution d'un signal est le nombre d'échantillons par unité de longueur utilisés pour représenter ce signal. Dans le cas d'un signal d'image, la résolution d'une sous-bande est liée au nombre d'échantillons par unité de longueur utilisés pour représenter cette sous-bande horizontalement et verticalement. La résolution dépend du nombre de décimations effectuées, du facteur de décimation et de la résolution de l'image initiale.

Le premier bloc d'analyse reçoit le signal numérique d'image et l'applique à deux filtres numériques respectivement passe-bas et passe-haut 21 et 22 qui filtrent le signal d'image selon une première direction, par exemple horizontale dans le cas d'un signal d'image. Après passage par des décimateurs par deux 210 et 220, les signaux filtrés résultant sont respectivement appliqués à deux filtres passe-bas 23 et 25, et passe-haut 24 et 26, qui les filtrent selon une seconde direction, par exemple verticale dans le cas d'un signal d'image. Chaque signal filtré résultant passe par un décimateur par deux respectif 230, 240, 250 et 260. Le premier bloc délivre en sortie quatre sous-bandes LL1, LH1, HL1 et HH1 de résolution RES1 la plus élevée dans la décomposition.

La sous-bande LL1 comporte les composantes, ou coefficients, de basse fréquence, selon les deux directions, du signal d'image. La sous-bande
LH1 comporte les composantes de basse fréquence selon une première direction et de haute fréquence selon une seconde direction, du signal d'image.

La sous-bande HL1 comporte les composantes de haute fréquence selon la première direction et les composantes de basse fréquence selon la seconde direction. Enfin, la sous-bande HH1 comporte les composantes de haute fréquence selon les deux directions.

Chaque sous-bande est un ensemble de coefficients réels construit à partir de l'image d'origine, qui contient de l'information correspondant à une orientation respectivement verticale, horizontale et diagonale des contours de l'image, dans une bande de fréquence donnée. Chaque sous-bande peut être assimilée à une image.

La sous-bande LL1 est analysée par un bloc d'analyse analogue au précédent pour fournir quatre sous-bandes LL2, LH2. HL2 et HH2 de niveau de résolution RES2 intermédiaire dans la décomposition. La sous-bande LL2 comporte les composantes de basse fréquence selon les deux directions d'analyse, et est à son tour analysée par le troisième bloc d'analyse analogue aux deux précédents. Le troisième bloc d'analyse fournit des sous-bandes LL3,
LH3, HL3 et HH3, de résolution RES3 la plus faible dans la décomposition, résultant du découpage en sous-bandes de la sous-bande LL2.

Chacune des sous-bandes de résolution RES2 et RES3 correspond également à une orientation dans l'image.

La décomposition effectuée par le circuit 2 est telle qu'une sousbande d'une résolution donnée est découpée en quatre sous-bandes de résolution inférieure et a donc quatre fois plus de coefficients que chacune des sous-bandes de résolution inférieure.

Une image numérique IM en sortie de la source d'image 1 est représentée de manière schématique à la figure 3, tandis que la figure 4 représente l'image IMD résultant de la décomposition de l'image IM, en dix sous-bandes selon trois niveaux de résolution, par le circuit 2. L'image IMD comporte autant d'information que l'image d'origine IM, mais l'information est fréquentiellement découpée selon trois niveaux de résolution.

Le niveau de plus basse résolution RES3 comporte les sous-bandes
LL3, HL3, LH3 et HH3, c'est-à-dire les sous-bandes de basse fréquence selon les deux directions d'analyse. Le second niveau de résolution RES2 comporte les sous-bandes HL2, LH2 et HH2 et le niveau de plus haute résolution RES1 comporte les sous-bandes de plus haute fréquence HL1, LH1 et HH1.

Les sous-bandes différentes de la sous-bande LL3 sont des sousbandes de détail.

Bien entendu, le nombre de niveaux de résolution, et par conséquent de sous-bandes, peut être choisi différemment, par exemple 13 sous-bandes et quatre niveaux de résolution, pour un signal bi-dimensionnel tel qu'une image. Le nombre de sous-bandes par niveau de résolution peut également être différent. On peut par exemple utiliser une décomposition en paquets d'ondelettes. Les circuits d'analyse et de synthèse sont adaptés à la dimension du signal traité.

La sous-bande LL3, de plus basse résolution RES3 est codée de la même manière que les autres sous-bandes, dites sous-bandes de détail. Le circuit 3 est alors inutile, et le traitement appliqué aux sous-bandes de détail, exposé dans la suite, est également appliqué à la sous-bande basse.

Cependant, comme représenté à la figure 1, il est possible de traiter la sous-bande basse à part. Dans ce cas, la sous-bande LL3, de plus basse résolution RES3 est appliquée au circuit de codage 3 qui la code en une sousbande codée, ou compressée, LLc3.

Le circuit de codage 3 effectue un codage DPCM (Differential Pulse
Code Modulation, ou en Français, Modulation par Impulsion et Codage
Différentiel), qui est un codage par prédiction linéaire, avec perte. Chaque pixel de la sous-bande à coder LL3 est prédit en fonction de ses voisins, et cette prédiction est soustraite de la valeur du pixel considéré1 dans le but de former une image différentielle qui présente moins de corrélation entre pixels que l'image originale. L'image différentielle est alors quantifiée et codée par un codage de Huffman pour former la sous-bande codée LLc3.

Selon d'autres modes de réalisation, le circuit de codage 3 effectue un codage par transformation discrète en cosinus (DCT), ou par quantification vectorielle, ou encore par codage fractal, ou par tout autre procédé de codage d'image fixe.

Les sous-bandes LH3, HL3 et HH3, ainsi que les sous-bandes de résolution supérieure HL2, LH2, HH2, HL1, LH et HH1 sont fournies au circuit de division 4, selon un ordre de sous-bande a priori quelconque, mais prédéterminé.

Comme représenté à la figure 5, le circuit de division 4 divise chaque sous-bande de détail en blocs. Selon le mode de réalisation choisi, toutes les sous-bandes foumies au circuit 4 sont divisées en un même nombre
N de blocs B;,ns où l'indice i est un entier, ici entre 1 et 9, qui représente l'ordre de la sous-bande considérée et l'indice n, entre 1 et N, est un entier qui représente l'ordre du bloc dans la sous-bande considérée. Les blocs sont ici de forme carrée, mais peuvent être en variante de forme rectangulaire. De manière générale, un bloc est un ensemble de coefficients extraits de la sousbande pour former un vecteur.

L'ordre des blocs est a priori quelconque, mais prédéterminé. Pour des raisons pratiques, les blocs sont ordonnés de la même manière dans toutes les sous-bandes, par exemple de gauche à droite et de haut en bas.

En conséquence du mode de division en blocs, la surface des blocs est divisée par quatre en passant de la résolution RES1 à la résolution RES2, et de la résolution RES2 à la résolution RES3.

Cette division est simple à mettre en oeuvre, puisque toutes les sous-bandes sont divisées en un même nombre de blocs. Cependant, pour la mise en oeuvre de l'invention, le nombre et le format des blocs peuvent être différents d'une sous-bande à l'autre. II est à noter cependant que, pour une orientation donnée, il est préférable de conserver le nombre et le format des blocs d'une résolution à l'autre, dans le cas, exposé dans la suite, où la classification effectuée dans une sous-bande de résolution maximale est reportée dans les sous-bandes de même orientation et de résolution inférieure.

Un indicateur lf,n est associé à chacun des blocs pour indiquer à quelle classe il appartient. L'indicateur li,n peut être compressé par codage entropique.

Le circuit 6 transmet au circuit de liaison 8 I'indicateur li,n de chaque bloc codé. Le circuit de liaison 8 prend en compte les blocs de chaque classe et lie ces blocs de manière à former une suite de blocs (B,), m étant un entier compris entre 1 et M, et M étant le nombre de blocs de la suite. Pour former la suite relative à une classe, les blocs sont par exemple considérés de gauche à droite et de haut en bas, dans chaque bande de fréquence. Le circuit 8 fournit cette suite au circuit de codage 9.

Le codage par quantification codée en treillis est décrit par exemple dans l'article intitulé "Trellis Coded Quantization of Memoryless and Gauss
Markov Sources" de M.W. Marcellin et T.R. Fischer, paru dans IEEE
Transactions on Communications, Vol. 38, n" 1, Janvier 1990, ainsi que dans l'article "Universal Trellis Coded Quantization de J.H. Kasner, M.W. Marcellin et B.R. Hunt, disponible par Intemet à l'adresse http://vail .ece.arizona.edu/Publications.html .

Le circuit 9 effectue une quantification codée en treillis d'une suite de coefficients extraits des blocs de la classe considérée et fournit des symboles de quantification au circuit de codage entropique 10, qui réalise un codage entropique de ces symboles pour fournir des symboles codés au circuit 11.

Les circuits 8 et 9 effectuent la liaison de blocs et le codage par quantification codée en treillis pour chacune des classes successivement.

Le circuit 11 reçoit ainsi la sous-bande basse codée, les indicateurs, éventuellement compressés par codage entropique, des blocs des sousbandes de détail, et les symboles codés issus de la quantification codée en treillis.

Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, les circuits de décomposition en sous-bandes 2, de codage 3, de division en bloc 4, de détermination des seuils 5, de formation des classes 6, de liaison 8, de codage 9 et 10 et de traitement 11, tous inclus dans le dispositif de codage représenté à la figure 1, sont réalisés par un microprocesseur associé à des mémoires vives et mortes. La mémoire morte comporte un programme selon l'invention pour coder chacun des blocs de données, et la mémoire vive comporte des registres adaptés à enregistrer des variables modifiées au cours de l'exécution du programme.

Le programme de codage peut être mémorisé en totalité ou en partie dans tout moyen d'enregistrement capable de coopérer avec le microprocesseur. Ce moyen d'enregistrement est intégré ou non au dispositif, et peut être amovible. Par exemple, il peut comporter une bande magnétique, une disquette, ou un CR-ROM (disque compact à mémoire figée).

En référence à la figure 6, un procédé de codage selon l'invention d'une image IM, mis en oeuvre dans le dispositif de codage, comporte des étapes El à E16.

L'étape El est la décomposition en sous-bandes de l'image IM, comme représenté à la figure 4. L'étape El a pour résultat les sous-bandes
LL3, HL3, LH3 et HH3 de plus faible résolution RES3, les sous-bandes LH2, HL2,
HH2 de résolution intermédiaire RES2, et les sous-bandes LH1, HL1 et HH1 de plus haute résolution RES1. Le traitement est effectué ensuite sous-bande par sous-bande.

La sous-bande LL3 est séparée des autres sous-bandes à l'étape suivante E2, dans le cas où elle est traitée à part.

L'étape E3 code la sous-bande LL3 selon un codage DPCM (Differential Pulse Code Modulation) et a pour résultat la sous-bande codée LLc3 qui est mémorisée et/ou transmise.

Si la sous-bande basse est traitée comme les autres, les étape E2 et
E3 sont supprimées.

L'étape E3 est suivie par l'étape E4 qui est la division des autres sous-bandes en blocs B1, comme représenté à la figure 5.

L'étape suivante E5 est une initialisation pour considérer la première sous-bande. Les sous-bandes sont prises en compte selon un ordre a priori quelconque, tout en étant prédéterminé. Entre l'étape E5 et l'étape E13, on considère seulement les sous-bandes LH1, HH1 et HL, de plus grande résolution.

L'étape suivante E6 est le calcul d'une activité , pour chacun des blocs B1, de la sous-bande considérée. De manière générale, L'activité d'un bloc est relative à une énergie du bloc. Selon un mode préféré de réalisation,
L'activité d'un bloc est la variance des coefficients du bloc considéré. Selon d'autres modes de réalisation, l'activité est l'écart-type des coefficients du bloc, ou une norme calculée sur les coefficients du bloc, ou toute autre mesure représentative de son énergie.

L'étape suivante E7 est la formation d'un sous-ensemble de blocs, selon un critère de formation.

Selon un premier mode de réalisation, le sous-ensemble est identique à la sous-bande en cours de traitement, c'est-à-dire qu'il comporte tous les blocs de cette sous-bande.

Selon un autre mode de réalisation, le sous-ensemble comporte les blocs dont l'activité est inférieure, respectivement supérieure, à une première, respectivement une seconde, proportion de la plus grande des activités des blocs de la sous-bande considérée. II est ainsi possible d'éliminer, pour le calcul du seuil d'activité, les blocs dont l'énergie est très faible ou très élevée par rapport à l'ensemble des énergies des blocs de la sous-bande considérée.

L'étape suivante E8 est la détermination d'un seuil d'activité pour la sous-bande en cours de traitement.

Selon un mode préféré de réalisation, le seuil est la moyenne arithmétique des activités des blocs de la sous-bande.

En variante, le seuil est une moyenne pondérée des activités des blocs de la sous-bande. Un coefficient de pondération est affecté à chacune des activités. Par exemple, le coefficient de pondération est nul pour toutes les activités supérieures à une première proportion prédéterminée, par exemple 95 pour-cent, de la plus grande des activités pour la sous-bande considérée. Le coefficient de pondération peut aussi être nul pour les activités inférieures à une seconde proportion prédéterminée, par exemple 5 pour-cent, de la plus grande des activités pour la sous-bande considérée.

Selon d'autres variantes, le seuil est la valeur médiane, ou la moyenne quadratique des activités des blocs de la sous-bande considérée.

Selon un autre mode de réalisation, plusieurs seuils sont déterminés.

Chacun de ces seuils est calculé à partir soit d'un sous-ensemble de blocs, soit d'une moyenne, soit encore d'un jeu de coefficients de pondération, qui lui est propre.

L'étape suivante E9 est la formation de plusieurs classes de blocs, par comparaison des activités de blocs avec le seuil, ou les seuils, d'activité.

Chaque classe contient des blocs ayant des propriétés statistiques similaires permettant de faciliter la quantification ultérieure réalisée sur les blocs.

Selon le mode préféré de réalisation, deux classes sont formées.

L'une d'entre elles comporte les blocs dont l'activité est inférieure au seuil déterminé à l'étape précédente, et l'autre classe comporte les blocs dont l'activité est supérieure au seuil.

Selon le mode de réalisation selon lequel plusieurs seuils sont déterminés, plus de deux classes sont formées. Les classes sont séparées les unes des autres par les seuils.

A l'étape suivante E10, un indicateur 11,n est associé à chacun des blocs pour indiquer dans quelle classe ils ont été placés à l'étape E9.

L'indicateur l;,n est par exemple un mot dont la valeur dépend de la classe du bloc considéré.

L'étape suivante El 1 est la mémorisation de la valeur de l'indicateur Ij n (éventuellement compressé par codage entropique).

L'étape E12 est un test pour vérifier si toutes les sous-bandes de plus grande résolution ont été traitées. S'il reste au moins une sous-bande à traiter, L'étape E12 est suivie par l'étape E13 pour considérer la sous-bande suivante. L'étape El 5 est suivie par l'étape E6 précédemment décrite.

Lorsque toutes les sous-bandes de plus grande résolution ont été traitées, l'étape E12 est suivie de l'étape E14.

Les blocs formés dans les sous-bandes de résolution inférieure reçoivent le même indicateur que les blocs des sous-bandes de plus grande résolution et de même orientation, quelles que soient leurs statistiques. En d'autres termes, les mêmes classes sont formées dans toutes les sous-bandes de même orientation. La détermination des classes pour toutes les sousbandes de l'image est ainsi réalisée rapidement. En outre, seulement trois jeux d'indicateurs sont associés aux données de codage de l'image.

En variante, les étapes E5 à E13 peuvent être parcourues pour toutes les sous-bandes de détail. Dans ce cas, chaque sous-bande a des classes qui lui sont propres.

L'é

Le codage de l'image a ainsi pour résultat une sous-bande basse éventuellement codée à part, et des suites de blocs liés puis codés par quantification codée en treillis. L'image codée peut être transmise et/ou mémorisée.

Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais englobe, bien au contraire, toute variante à la portée de l'homme du métier.

En particulier, I'invention peut aisément être appliquée à d'autres types de signaux.

Ces signaux peuvent être des signaux mono-dimensionnels tel que des sons, ou des relevés sismiques, ou encore des électrocardiogrammes ; en fonction de leur nature, l'analyse des signaux est réalisée selon des fréquences temporelles ou spatiales.

Ces signaux peuvent être tri-dimensionnels tels que des séquences vidéo représentées selon deux fréquences spatiales et une fréquence temporelle. On met alors en oeuvre une décomposition en sous-bandes de fréquence en dimension trois, et la décomposition du signal en vecteurs s'effectue également en dimension trois.

Pour un signal ayant des composantes dans plusieurs bandes de fréquences, tel qu'un signal d'image en couleur ayant des composantes rouge, verte et bleue, l'invention s'applique dans chacune des bandes de fréquence.

Claims (29)

REVENDICATIONS

1. Procédé de codage de signal numérique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de:

- division (E4) du signal en blocs (B1,n),

- mesure (E6) d'une activité (A, n) pour chacun des blocs,

- formation (E7) d'au moins un sous-ensemble de blocs selon un critère de formation,

- détermination (E8) d'au moins un seuil d'activité, en fonction d'une moyenne des activités des blocs dudit au moins un sous-ensemble,

- formation (E9) de plusieurs classes de blocs, au moins une classe comportant des blocs dont l'activité est inférieure à au moins un seuil, et au moins une autre classe comportant des blocs dont l'activité est supérieure à au moins un seuil,

- liaison (E14) des blocs de chacune des classes formées à l'étape précédente pour former des suites de blocs,

- codage (E15) des suites de blocs par quantification codée en treillis de suites de coefficients extraits des blocs.

2. Procédé de codage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le critère de formation (E7) consiste à sélectionner les blocs (bit) dont l'activité (An) est inférieure à une proportion prédéterminée de la plus grande des activités des blocs du signal.

3. Procédé de codage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le signal est une sous-bande (LH1, HH1, HL1) issue d'une décomposition en sous-bandes de fréquence d'un signal d'origine.

4. Procédé de codage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les blocs d'une sous-bande (LH2) dont la résolution n'est pas maximale dans la décomposition sont classifiés comme les blocs de la sous-bande (LH1) de même orientation et de résolution la plus grande.

5. Procédé de codage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'activité (S,n) d'un bloc est l'énergie du bloc.

6. Procédé de codage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'activité (Ajsn) d'un bloc est la variance du bloc.

7. Procédé de codage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'activité (S,n) d'un bloc est l'écart-type du bloc.

8. Procédé de codage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'activité (Ai,n) d'un bloc est une norme du bloc.

9. Procédé de codage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la moyenne est la moyenne arithmétique des activités (Ai,n).

10. Procédé de codage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la moyenne est la moyenne quadratique des activités (Ai,n)

11. Procédé de codage selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé en ce que la moyenne est une moyenne pondérée des activités (Ai,n).

12. Procédé de codage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la moyenne est la valeur médiane des activités (Ajn)

13. Procédé de codage selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'un indicateur (lit) est associé à chaque bloc (bon) pour indiquer à quelle classe il appartient.

14. Dispositif de codage de signal numérique, caractérisé en ce qu'il comporte:

- des moyens de division (4) du signal en blocs (Bi n).

- des moyens de codage (9) des suites de blocs par quantification codée en treillis de suites de coefficients extraits des blocs.

- des moyens de liaison (8) des blocs de chacune des classes formées à l'étape précédente pour former des suites de blocs,

- des moyens de formation (6) de plusieurs classes de blocs, au moins une classe comportant des blocs dont l'activité est inférieure à au moins un seuil, et au moins une autre classe comportant des blocs dont l'activité est supérieure à au moins un seuil,

- des moyens de détermination (5) d'au moins un seuil d'activité, en fonction d'une moyenne des activités des blocs dudit au moins un sousensemble,

- des moyens de formation (5) d'au moins un sous-ensemble de blocs,

- des moyens de mesure (5) d'une activité pour chacun des blocs,

15. Dispositif de codage selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de formation (5) dudit au moins un sous-ensemble de blocs sont adaptés à sélectionner les blocs (Bi,n) dont l'activité (Ajn) est inférieure à une proportion prédéterminée de la plus grande des activités des blocs du signal.

16. Dispositif de codage selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce qu'il est adapté à coder un signal qui est une sous-bande issue d'une décomposition (2) en sous-bandes de fréquence d'un signal d'origine.

17. Dispositif de codage selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il est adapté à classifier des blocs d'une sous-bande dont la résolution n'est pas maximale dans la décomposition comme les blocs de la sous-bande de même orientation et de résolution la plus grande.

18. Dispositif de codage selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de détermination de l'activité (Ajrn) d'un bloc sont adaptés à la déterminer comme l'énergie du bloc.

19. Dispositif de codage selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de détermination de l'activité (A*ln) d'un bloc sont adaptés à la déterminer comme la variance du bloc.

20. Dispositif de codage selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de détermination de l'activité (Ajrn) d'un bloc sont adaptés à la déterminer comme l'écart-type du bloc.

21. Dispositif de codage selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de détermination de l'activité (Ajin) d'un bloc sont adaptés à la déterminer comme une norme du bloc.

22. Dispositif de codage selon l'une quelconque des revendications 14 à 21, caractérisé en ce qu'il est adapté à considérer comme moyenne la moyenne arithmétique des activités (Ai,n).

23. Dispositif de codage selon l'une quelconque des revendications 14 à 21, caractérisé en ce qu'il est adapté à considérer comme moyenne la moyenne quadratique des activités (Ai,n).

24. Dispositif de codage selon l'une quelconque des revendications 14 à 21, caractérisé en ce qu'il est adapté à considérer comme moyenne une moyenne pondérée des activités (Ai,n).

25. Dispositif de codage selon l'une quelconque des revendications 14 à 21, caractérisé en ce qu'il est adapté à considérer comme moyenne la valeur médiane des activités (Aj n).

26. Dispositif de codage selon l'une quelconque des revendications 14 à 25, caractérisé en ce qu'il est adapté à associer un indicateur (lit) à chaque bloc (B1,n) pour indiquer à quelle classe il appartient.

27. Dispositif de codage selon l'une quelconque des revendications 14 à 26, caractérisé en ce que les moyens de division (4), de formation (5), de détermination (6), de liaison (8) et de codage (9) sont incorporés dans:

- un micro-processeur,

- une mémoire morte comportant un programme pour coder chacun des blocs de données, et

- une mémoire vive comportant des registres adaptés à enregistrer des variables modifiées au cours de l'exécution dudit programme.

28. Appareil (100) de traitement de signal numérique, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens adaptés à mettre en oeuvre le procédé de codage selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.

29. Appareil (100) de traitement de signal numérique, caractérisé en ce qu'il comporte le dispositif de codage selon l'une quelconque des revendications 14 à 27.